基因编辑技术：进展与挑战
|
|
DNA介导的基因编辑工具
根据碱基互补配对原则，及引物设计原理，Oligo DNA 理论上也可以用于引导核酸内切酶靶向切割双链 DNA。类似于 ZFN 和 TALEN，可用 Oligo DNA 替代其 DNA 结合结构域，关键是需要找到 Oligo DNA 与切割结构域 FoKI 的合适连接方式。或者是寻找类似于 Cas9 的天然蛋白，本身具备核酸内切酶功能，同时能结合一定长度的引导 Oligo DNA。由于 DNA 本身有更好的稳定性，Oligo DNA 制备成本低，可以简化基因编辑的操作程序，Oligo DNA 引导的基因编辑工具有其他编辑工具不可比拟的优点，值得深入研究开发。特别是当前主流基因编辑工具全为国外专利，对今后国内基因编辑相关产品的上市不利，具备自主知识产权的基因编辑技术亟待开发。
2016 年 9 月，Genome Biology 刊登了我国南京大学研究团队研发的新型基因编辑工具：结构引导的核酸内切酶（structure-guided endonuclease，SGN）。SGN 是典型的 Oligo DNA 引导基因编辑工具，本质上也是重组核酸酶的设计与应用。其 N 端是能识别 DNA 3′ 末端翘翼（3′ flap）的核酸内切酶（flap endonuclease-1，FEN-1），C 端则是 FoKI 核酸内切酶的 DNA 切割结构域（Fn1）。SGN 通过识别引导 DNA（guide DNA，gDNA）与特点靶点结合产生的 3′ flap 进行定位切割。不同于 CRISPR/Cas9 及其系列衍生技术，SGN 没有 PAM 限制，理论上可以靶向任何序列。实验结果显示 SGN 的切割活性不依赖于靶点的序列，其可用于斑马鱼基因编辑但是效率尚有很大的提升空间。SGN 作为我国科学家的原创性研究结果，其优点无疑显著，如：gDNA 非常容易获得并且可根据需要精确控制其用量；可以通过调整 gDNA 的长度将错配的可能降到最低等。